66294 - TERMODINAMICA E MODELLISTICA MOLECOLARE

Scheda insegnamento

  • Docente Cristina Puzzarini

  • Crediti formativi 6

  • SSD CHIM/02

  • Modalità didattica Convenzionale - Lezioni in presenza

  • Lingua di insegnamento Italiano

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce: - i fondamenti della termodinamica statistica e le sue applicazioni nel campo della termodinamica classica e della spettroscopia; - la dinamica di reazione molecolare e le sue applicazioni termodinamiche e spettroscopiche. Attraverso le conoscenze acquisite, lo studente è in grado di legare il mondo microscopico proprio della meccanica quantistica e della spettroscopia al mondo macroscopico della termodinamica e della cinetica. Inoltre, lo studente ha conoscenza dei fondamenti e delle applicazioni della chimica computazionale. Con tali conoscenze, lo studente possiede i più avanzati strumenti di calcolo di proprietà microscopiche e macroscopiche.

Programma/Contenuti

Prerequisiti: lo studente che accede a questo insegnamento deve essere in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della matematica, fisica, meccanica quantistica, termodinamica, cinetica e spettroscopia molecolare.

Programma: Le grandi tematiche affrontate dal corso sono la termodinamica statistica e la chimica computazionale. La prima permetterà allo studente di legare il mondo microscopico proprio della meccanica quantistica e della spettroscopia al mondo macroscopico della termodinamica e della cinetica. Le seconda tematica permetterà allo studente di entrare in possesso degli strumenti di calcolo delle proprietà microscopiche e macroscopiche affrontate nel corso della prima tematica.

Contenuto della parte teorica.

1) Termodinamica Statistica: fondamenti
- probabilitá e statistica
- insiemi statistici e statistiche

2) Termodinamica Statistica di Equilibrio
- termodinamica statistica di miscele ideali
- proprietá termodinamiche

3) Termodinamica Statistica di Non-Equilibrio
- cinetica di reazioni chimiche
- dinamica di reazioni chimiche

4) Termodinamica e Spettroscopia: l'approccio computazionale
- il calcolo computazionale: fondamenti
- il calcolo computazionale: applicazioni

Contenuto della parte di esercitazioni numeriche.

5) Esercici numerici:

- probabilitá e statistica

- calcolo delle funzioni di partizione (traslazionale, rotazionale, vibrazionale, …) e delle grandezze ad esse correlate

- calcolo dei parametrici termodinamici e cinetici

Contenuto della parte di laboratorio.

6) Esercitazioni di laboratorio:

- calcolo quanto-meccanico delle grandezze spettroscopiche necessarie al calcolo delle varie funzioni di partizione

- calcolo quanto-meccanico di grandezze termodinamiche


Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo di materiale distribuito dal docente (dispense) reso disponibile in rete (sul dispositivo istituzionale dei materiali didattici IOL) e delle diapositive presentate a lezione (disponibili su IOL).

Per ulteriori approfondimenti si consigliano:

1) P. Atkins - J. De Paula, Chimica Fisica, Zanichelli (IV edizione italiana)
2) D. A. McQuarrie - J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare, Zanichelli
3) D. A. McQuarrie, Statistical Mechanics, University Science Books (2000)

4) C. J. Cramer. Essentials of Computational Chemistry. Theories and Models. Wiley - 2nd edition

5) F. Jensen. Introduction to Computational Chemistry. Wiley - 2nd edition

Metodi didattici

Il corso consta di tre parti. La prima, teorica, è costituita da lezioni frontali in cui le nozioni vengono introdotte con il supporto della videoproiezione. La seconda parte consiste in esercitazioni numeriche (svolte alla lavagna) atte all’'applicazione delle nozioni acquisite nel corso della parte teorica. Infine, la terza parte prevede attività di laboratorio informatico atte all'’applicazione delle nozioni acquisite. In dettaglio, vengono svolte 4 esperienze sviluppate nell’'arco di quattro pomeriggi.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso l'esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta, e le relazioni di laboratorio, consegnate dallo studente almeno due giorni prima della prova scritta. La durata della prova scritta è mediamente di 180 minuti ed è strutturata nel seguente modo:

- Risoluzione di brevi (circa 15) esercizi numerici (simili a quelli svolti a lezione)

- Domande (circa 25, nella maggior parte a scelta multipla) di argomenti svolti nel corso della parte teorica

Nel corso della prova scritta è ammesso l'uso della calcolatrice e di un libro di testo (chimica fisica) all'esclusivo fine di consultazione della tabella delle costanti fondamentali e dei fattori di conversione.

Il voto finale viene calcolato come media aritmetica della votazione acquisita nella risoluzione degli esercizi, di quella acquisita nella risposta alle domande relative agli argomenti teorici e del voto ottenuto nelle relazioni.

Strumenti a supporto della didattica

1) Lezioni (ed esercizi) tenute alla lavagna e con supporto del video-proiettore. Dispense.
2) Esercitazioni di chimica e specttroscopia computazionale applicati alla termodinamica statistica e alla termochimica (laboratorio informatico)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cristina Puzzarini